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渗滤液问题成为制约垃圾处理发展重要因素,当前我国面临哪些渗滤液处理难题?

  日期:2022-09-15 21:44:01  浏览量:93   移动端
导读:随着城市化步伐加快,我国城市生活垃圾产量逐年递增,生活垃圾已达到4亿吨/年,并以年增长量8%的速度继续增长。而这些数字快速增

随着城市化步伐加快,我国城市生活垃圾产量逐年递增,生活垃圾已达到4亿吨/年,并以年增长量8%的速度继续增长。而这些数字快速增长的同时,也带来了关于垃圾渗滤液的处理难题。



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我国生活垃圾渗滤液处理现状



1、生活垃圾渗滤液产生情况



垃圾渗滤液是在生活垃圾收集运输、堆存、处理过程中,由垃圾自身含水、有机物分解产生的水分,以及地表降水和覆土层中持水量、地下水涌入填埋场等设施后形成的一种污染物成分复杂、浓度高、危害大的废水(液)。随着我国经济社会快速发展,城镇化率和人民群众生活水平不断提高,城镇生活垃圾产生量与日俱增,渗滤液产生量逐年攀升,2020年我国城镇各类生活垃圾设施渗滤液产生量达5000万吨左右。由于受经济社会发展水平和技术条件的限制,过去较长一段时期,我国生活垃圾处理大多采取直接填埋方式,建设了一大批原生垃圾填埋设施,防渗工艺标准低、环保设施不完善、运营管理水平不高,渗滤液历史问题不容忽视。






2、垃圾渗滤液的主要危害



垃圾渗滤液中含有大量有毒有害污染物,成分复杂、浓度高使其成为“污染物俱乐部”。根据行业有关数据,垃圾渗滤液中污染物有近百种,其中包括致癌物质、促癌物质、辅致癌物质以及致突变物质,仅列入我国及美国EPA环境优先控制污染物黑名单的有机污染物就达数十种。近年来随着生产生活方式的不断发展,渗滤液中新兴污染物如PFASs等逐步被发现和重视,且呈现持续增加态势。



1.渗滤液渗漏及违规排放对区域环境造成严重破坏



一是污染地下水、地表水等水体环境,导致地表水缺氧、水质恶化、富营养化,威胁饮用水和工业用水水源;同时渗滤液不规范处理将污染地下水,地下水被污染后极难修复,目前尚未有经济可行的技术路线。二是污染周边土壤环境,渗滤液渗漏或违规排放后,造成大面积土壤污染,高盐度的渗滤液会破坏土壤微生物生存条件,影响土壤结构和土质,并使土壤重金属污染加重,危及植物生长发育,影响生态环境。



2.渗滤液在填埋设施内部蓄积严重威胁设施安全,造成溃坝风险



在填埋设施运行过程中,由于渗滤液、浓缩液长期回灌填埋堆体或渗滤液导排系统堵塞,导致渗滤液、浓缩液在堆体内蓄积,造成溃坝风险,存在重大安全隐患。



3.渗滤液应急暂存设施对周边环境造成潜在风险



随着渗滤液产生量的增多,全国渗滤液应急暂存设施不断增加,应急临时设施建设及监管体系尚未完善,且多地由于渗滤液处理能力不足等原因长期存放渗滤液,容易产生渗滤液渗漏及恶臭泄露,对周边大气环境、水体环境、土壤环境等造成潜在污染风险。



3、垃圾渗滤液的处理难点



垃圾渗滤液是一种黑色或者黄褐色的带有恶臭气味的液体。



渗滤液含有大量的有机物和无机物,包括各种难降解有机物(如各种芳香族化合物和腐殖质等)、无机盐(如氨根、碳酸根和硫酸根等)和金属离子(如铬、铅和铜等)。



其中,垃圾渗滤液最典型的特征就是污染物含量高,且大多含有生物毒性。



值得一提的是,渗滤液还含有大量的腐殖质和腐殖酸等大分子有机物。这些有机物虽然没有生物毒性,但由于分子量大,具有很好的化学稳定性,微生物无法实现有效的降解。



只采用活性污泥法不能实现对渗滤液COD的有效去除,必须增加深度处理工艺。



不同填埋时间的渗滤液的特征





那么,中国垃圾渗滤液处理的主要难点有



1.有机物含量高,且含有大量有毒和大分子有机物。采用单一的物化或者生化工艺无法实现达标排放,必须采用物化联合生化的组合处理工艺进行处理。



2.氨氮含量高,实现彻底有效的脱氮较困难。传统的处理工艺尤其是核心的生物处理工 艺一般能够有效去除渗滤液中的氨氮,但对于总氮的去除并不理想。



3.水质水量的巨大变化增加了稳定达标排放的难度。不同季节不同场龄的渗滤液水质水量相差巨大,这对处理工艺的选择和运行带来了挑战。



4.处理工艺复杂,处理成本高。目前的渗滤液处理厂,为了实现达标排放, 除了采用组合工艺外,往往采用以纳滤或反渗透为主的膜处理工艺作为最后的深度处理,造成渗滤液处理成本长期居高不下。



4、当前渗滤液相关标准及政策要求



1.渗滤液相关规划政策



我国渗滤液专项政策规定相对较少,且主要存在于相关规划文件中。2012年8月30日,原环境保护部发布《生活垃圾填埋场渗滤液污染防治技术政策(征求意见稿)》,要求到2015年末,全国生活垃圾填埋场渗滤液处理设施配套建设率应达到100%。2016年,国务院发布《“十三五”生态环境保护规划》,要求加强垃圾渗滤液处理处置,向社会公开垃圾处置设施污染物排放情况。同年国家发展改革委、住房城乡建设部等发布《“十三五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》,提出“渗滤液处理设施要与垃圾处理设施同时设计、同时施工、同时投入使用,也可考虑与当地污水处理厂协同处置”等相关要求。2016年国家发展改革委、住房城乡建设部等发布《关于进一步加强城市生活垃圾焚烧处理工作的意见》,要求加强对垃圾焚烧过程中烟气污染物、恶臭、飞灰、渗滤液的产生和排放情况监管,控制二次污染。2021年5月,国家发展改革委、住房城乡建设部联合发布《“十四五”城镇生活垃圾分类和处理设施发展规划》,提出完善垃圾渗滤液处理设施。



2.渗滤液相关标准规范



目前渗滤液排放标准文件主要有《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB 16889-2008)和《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB 18485-2014),规定现有和新建生活垃圾填埋场渗滤液需经过处理后达到标准规定的排放限值才能直接排放,填埋场渗滤液不得排入污水处理厂等。各标准关于渗沥液处理的有关规定如下:



(1)《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB 16889-2008)规定:2011年7月1日起,现有全部生活垃圾填埋场应自行处理生活垃圾渗滤液并执行规定的水污染排放质量浓度限值。



(2)《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB 18485-2014)规定:生活垃圾渗滤液和车辆清洗废水应收集并在生活垃圾焚烧厂内处理或送至生活垃圾填埋场渗滤液处理设施进行处理,处理后满足GB 16889-2008中表2的要求(如厂址在符合GB 16889-2008中第9.1.4条要求的地区,应满足GB 16889-2008中表3的要求)后,可直接排放。



若通过污水管网或采用密闭输送方式送至采用二级处理方式的城市污水厂处理,应满足以下重要条件:城市二级污水处理厂每日处理生活垃圾渗滤液和车辆清洗废水总量不超过污水处理量的0.5%;城市二级污水处理厂应设置生活垃圾渗滤液和车辆清洗废水专用调节池,将其均匀注入生化处理单元。



此外,住房城乡建设部2008-2019年陆续发布系列技术规范:《生活垃圾渗滤液碟管式反渗透处理设备》《生活垃圾渗沥液处理技术规范》《生活垃圾渗沥液卷式反渗透设备》《生活垃圾渗沥液厌氧反应器》《生活垃圾渗滤液处理技术标准(征求意见稿)》等,对渗滤液技术路线和设备进行了规范和指导。



02



垃圾渗滤液的处理方法



垃圾渗滤液的处理方法主要有4种方法。



(1)直接排往城市污水厂合并处理。



优点:无需再另建处理厂;



缺点:管网的投资费用大;增加了城市污水厂的不稳定因素,很容易使活性污泥出现中毒等不良症状。



(2)向填埋场的循环喷洒处理。



优点:操作简便,处理成本最低;



缺点:没有解决渗滤液的污染问题,渗滤液的产量会越来越大,处理会越来越困难。



(3)预处理后汇入城市污水处理厂合并处理。



优点:处理工艺相对简单,同时降低了城市污水厂的风险;



缺点:投资较大,且城市污水厂的安全隐患依然存在。



(4)单独建设污水站,渗滤液经污水站处理达标后排放。



优点:出水水质有保证,真正实现了渗滤液的有效处理,对环境的危害最小;



缺点:对工艺的要求较高,运行和管理费用较高。



综合以上因素,目前垃圾填埋场主要采用单独建设污水站的方法进行处理。






03



常用的处理技术



垃圾渗滤液处理的物化处理是通过物理化学反应处理垃圾渗滤液中的不溶性成分和可吸附有机物,转化为低毒性物质、低污染的过程。此外,物化法可作为垃圾渗滤液的预处理方法,对悬浮物、COD、氨氮等进行初步处理。在污水中提高污水的可生化性并降低氨氮和重金属对微生物的毒性。目前,垃圾渗滤液处理的物化方法主要有混凝沉淀、吸附和膜处理。



1、混凝沉淀法



垃圾渗滤液处理混凝沉淀法是用混凝剂或气浮剂处理垃圾渗滤液中的不溶性颗粒或能与沉淀、气浮等添加化学物质发生反应的物质的方法。垃圾渗滤液中的物质与化学物质反应后,可以去除污水中的悬浮物,同时可以去除一些不溶性有机物和金属离子。一般采用混凝沉淀法作为垃圾渗滤液的预处理步骤,比其他工艺更多。



2、活性炭吸附法



垃圾渗滤液处理活性炭颗粒常用于处理填埋时间较长或经过生物预处理的垃圾渗滤液,是一种大比表面积的多孔介质。与其他垃圾渗滤液处理技术相比,成本更高。因此,通常用于水质要求高的工艺中。活性炭技术可以有效处理中等分子量的有机物,但在处理过程中容易造成堵塞。因此,污水中的悬浮物通常在用活性炭吸附前进行预处理。活性炭吸附容量达到饱和状态后,进行再生和恢复,以利用重复率,降低成本。



3、膜处理法



膜技术对于污水处理技术有很好的处理效果,对于垃圾渗滤液处理也不例外,它的分离和选择性渗透能很好地处理化学需氧量、氨氮、总氮等。在垃圾渗滤液中,对色度和盐度也有一定的处理效果。但处理的经济投入较大,膜污染问题是制约该技术应用的主要缺点。其中,反渗透技术对中分子量有机物的处理效果较好,可达80%以上,是一种应用广泛的膜处理技术。同时膜污染问题也是反渗透技术不可避免的问题。但作为生化处理的后续处理技术,可以改善出水水质,缓解膜污染问题。



4、离子交换树脂法



离子交换树脂是一种被用于水处理的具有电荷**基团的高分子聚合物颗粒,其水处理工艺对水质耐受范围大、高水力负荷处理稳定、可避免投药引起的二次污染、操作简便、成本低廉。因其具有交换、吸附等功能特性,能够有效回收重金属离子,去除有机废水中的带电荷类有机物,净化水体。在实际水处理中,不但要求离子交换树脂具有较高的交换容量,同时必须具备高效稳定的再生性能。提高树脂的再生性能,不仅有利于其水处理效果的稳定性,同时有利于增加树脂的使用寿命,降低处理成本。



垃圾渗滤液水质复杂,污染物含量高,处理难度大。目前主要的垃圾渗滤液处理技术方法各有优势,但也存在一些实际应用的缺点。为充分发挥各自优势,垃圾渗滤液处理工艺应从单一型向多型发展。在选择工艺时,不仅要考虑渗滤液的水质和数量,还要检验处理效果,充分发挥各工艺的优势,保证工艺的稳定性、经济性和处理效果。



04



垃圾渗滤液处理存在的问题



近年来,随着生物法和膜法深度处理工艺的广泛应用,在工程实例中也存在很多问题,比如膜浓缩液处理、总氮不达标等问题。



此外,较高的运行成本和二次污染等问题,也制约着生活垃圾处理可持续性发展进程。



(1)浓缩液问题



应用于垃圾渗滤液处理的深度处理工艺大多采用膜法处理,无论是纳滤膜还是反渗透膜,都会产生一定量的浓缩液。



这些浓缩液呈棕黑色,其体积约占垃圾渗滤液水量的13%~30%,并具有有机污染物浓度高、可溶性无机盐组分含量高、水质水量随时间变化大、重金属含量高等特征。



目前垃圾渗滤液膜过滤浓缩液的处理处置方式大致分为三种类型:



转移处置,包括外运和回灌;



进一步减量,包括纳滤、高压反渗透、蒸发、膜蒸馏等;



无害化处理,包括混凝沉淀、电絮凝、高级氧化等技术和 干燥、焚烧、固化/稳定化等手段。



(2)污泥问题



虽然大部分渗滤液处理站工程规模较小,但由于渗滤液污染物浓度高,渗滤液处理站通常会产生数量可观的污泥,大多将脱水后的污泥送往垃圾填埋场填埋处理。



按照填埋标准的要求,进入填埋场的污泥要求含水率不高于60%,而实际情况是极少有将污泥脱水至含水率在60%以下,脱水后污泥含水率大多为80%,更有甚者直接将污泥回灌填埋场,对填埋场的影响较大。



为保证填埋场的正常使用,进入填埋场的污泥必须达到填埋标准方可填埋处理。



(3)总氮问题



总氮难以达标是目前垃圾渗滤液处理的瓶颈问题。高浓度的氨氮不但使运行成本剧增,而且也会影响渗滤液的处理效果。



目前垃圾渗滤液处理常用的脱氮工艺有硝化反硝化生物脱氮、氨吹脱及膜法(反渗透)脱氮等工艺,但上述各种工艺也存在着许多问题,甚至影响渗滤液的处理效果。



硝化反硝化生物脱氮虽说脱氮效果良好、运行稳定,但需要投加大量碳源,导致运行成本大幅升高,而且出水总氮浓度较高,需要辅以深度处理才能使总氮达标排放。



氨吹脱是应用比较早的一种脱氮工艺,其缺点是氨吹脱过程中需投加大量石灰,石灰的运输、储存和使用会污染周围的环境,而且吹脱出的氨需进行回收,如何处置回收的硫酸铵也是一个难题。



采用膜法去除氨氮,利用反渗透膜对氨氮的截留作用达到去除氨氮的目的,但反渗透产生的浓缩液仍含有大量的有机物和氨氮。






05



渗滤液处理建议



1、规范建设及运行管理,减少渗滤液产生量



目前我国多地渗滤液产生量偏高,如果不从源头控制,渗滤液处理问题得不到根本改善。渗滤液源头减量化已经受到重视,仍需在标准政策上加以规范和指导。主要包括外源和内源,外源控制重点要在垃圾处理设施建设之前做好设计,重视控制地下径流和填埋场地表入渗水,做好雨污分流等,同时要在设施运行中加强监督,将大面积作业的填埋方式改变为分区施工、分区填埋、分区封顶,控制开放性填埋作业面的面积,减少暴露面,利用场内排洪沟,分离场内非填埋作业区地表径流与作业区的渗滤液,避免产生大量渗滤液等;内源控制主要是做好垃圾分类工作,降低填埋、焚烧垃圾的有机质含量、含水率等。通过对生活垃圾处理设施设计及运行等方面的规范和指导,从源头上减少渗滤液的产生量,减缓后端处理设施压力。



2、加强渗滤液处理设施建设,提升渗滤液处理能力及运营水平



从近年统计数据来看,许多地区渗滤液实际产生量大于建设设施时的设计预测值,导致现有设施不能满足处理需求。从第二轮环保督察情况来看,多地存在渗滤液积存、外运等情况。为解决渗滤液处理能力不足的问题,建议科学规划渗滤液处理设施,适度超量建设渗滤液处理设施,留有一定处理余量,增强抗风险能力。加强垃圾渗滤液一体化设备的开发,为小型垃圾渗滤液处理站提供成熟稳定的处理设备。同时应加强渗滤液处理行业精细化管理,通过强化专业知识培训、委托专业团队运营等方式推进渗滤液处理专业化、规范化。提高处理效率,优化设施设备,降低运行成本。



3、强化技术研发创新及实用化,提高处理工艺水平



当前满足达标稳定排放、先进适用、经济可行的渗滤液处理技术不足,浓缩液产生的系列问题亟待解决。膜过滤浓缩液的零排放处理是实现渗滤液全量化处理的重要因素,新标准实施的十年来,非膜法处理工艺和浓缩液处理工艺研究一直没有间断,例如蒸发、高级氧化等。但目前大多数研究成果尚不具备推广应用的条件。目前新技术新工艺产业化的主要阻力在于设备投资和运行成本高,因此建议采取积极措施鼓励支持引导新技术研发及产业化,从根本上解决浓缩液污染物在处理系统内循环和积累的问题。



4、完善相关标准规范,破除渗滤液达标纳管排放障碍



改变现有环境技术管理模式,强化管理的科学性、有效性及可操作性,实现垃圾渗滤液有效管理。系统修订相关技术文件,结合我国国情、地区差别以及现有技术可达性,应在综合考虑区域环境容量、经济发展水平、渗滤液特性及变化趋势、污水厂处理能力、污水厂排放水体敏感性等因素的基础上,按照分区、分类、分期、分级的原则,专门制定相应的污染控制标准,进一步完善相关政策、指南、标准及工程技术规范文件。特别是对生活垃圾渗滤液禁止进入污水处理厂等相关标准应科学严谨论证,可进一步研讨渗滤液、浓缩液处理后达纳管排放标准进入污水处理厂排放等条件,防止因“一刀切”增加不必要的处理难度和处理成本,对于具备纳管排放条件的地区或设施,在渗滤液经场(厂)内预处理后达到环保和纳管标准的前提下,加强渗滤液排放监管,强化对于接纳渗滤液的污水厂的排放监管,探索按照市场化方式推动渗滤液纳管排放的可行性。



5、完善体制机制,探索形成效率高、成本低、环境风险小的协同处理模式



渗滤液处理往往会因为水质变化大、可生化性差等难题增加处理成本、降低处理效率。渗滤液就本质而言是一种污水,通过科学探索和论证,与其他污水协同处理将能提供更为经济可行、环境友好的处理模式。部分地区已在探索填埋渗滤液和焚烧渗滤液、堆肥渗滤液协同处置的模式,但由于体制机制等问题,渗滤液同其他污水协同处理目前仍因监管、技术、协调等原因而难以落实。建议完善相关体制机制,探索构建水质共调、工艺互补、污染物共治的高效高质低成本低风险协同处理与监管模式。


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